[发明专利]一种可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪

说明书

本发明涉及一种可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪，包括：装有土样且设有用于连接加载装置的加载板的固结仪容器；对称设置在固结仪容器左右侧面、上下侧面内壁的两对薄膜压力传感器；对称设置在固结仪容器六个侧面槽洞中的三对弯曲元波速测试元件；内嵌于固结仪容器前侧面的有机玻璃观测窗。与现有技术相比，本发明可同时量测土体水平和竖直方向上的应力并确定土体静止土压力系数，以及在完全侧限加卸载过程中不同初始各向异性土体的小应变剪切模量的演化，并可利用有机玻璃观测窗和高清数码相机结合PIV图像处理技术观察试验过程中土体组构各向异性的发展情况，具有操作简便、功能多样、测试精度高、误差小等优点。

技术领域

本发明涉及岩土试验研究技术领域，尤其是涉及一种可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪。

背景技术

随着我国城市建设的飞速发展，城市化的进程促进了大城市在数量和规模上的急剧发展。人们将不断拓展新的生存空间，开发不断深入岩土体的地下空间并修建越来越高的超高层建筑。为这些工程保障安全性和经济性，在计算分析时需要的精度越来越高，提高计算精度所需考虑的因素众多，其中一个关键且丞待研究的因素就是各向异性对土体性状的影响。

土体是大自然的产物，在重力作用下沉积形成时会产生一定的初始各向异性。初始各向异性对于土的变形和强度具有较大的影响。此外，目前对由于应力加卸载等引起的诱发各向异性以及初始各向异性和诱发各向异性间的内在联系缺乏科学的认识。

在日益复杂的工程背景下，如何定量描述两种不同的各向异性并恰当合理地区分两种不同各向异性下土体的特性，是土力学科学研究的重要内容，也是解决工程实际问题的迫切需要。目前以小应变剪切模量的各向异性来定量表征土体的各向异性程度是一种适合的方法，但是对小应变剪切模量的各向异性特性与土体应力各向异性、土体结构初始各向异性和诱发各向异性的内在联系的认识非常有限。

此外，由传统试验仪器确定静止土压力系数这一重要参数时存在几个较为突出的问题，包括：文献“Okochi,Y.,Tatsuoka,F.:Some factors affecting K0-values of sandmeasured in triaxial cell.Soils Found.24(3),52–68(1984)”提到的三轴仪或平面应变固结仪中侧边应变过大而不能实现完全侧限条件，文献“Takashi,T,Yoshiaki,K.:K0consolidation of undisturbed clays by means of triaxial cell.Soils Found.31(3),127–137(1991)”提到的三轴仪的橡皮膜与土样之间的排水壁纸柔度过大，文献“Yamamuro,J.A.,Bopp,P.A.,Lade,P.V.:One-dimensional compression of sands athigh pressures.J.Geotech.Eng.122(2),147–154(1996)”提到的固结仪不能较精确地测定水平向应力且在卸载过程中环体存在残余应变等。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单、功能多样、试验精度高、误差小的可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪包括：

装有土样且设有用于连接加载装置的加载板的固结仪容器；

对称设置在固结仪容器左右侧面、上下侧面内壁的两对薄膜压力传感器；

对称设置在固结仪容器六个侧面槽洞中的三对弯曲元波速测试元件；

内嵌于固结仪容器前侧面的有机玻璃观测窗；